【大单元·任务式】《5.4 等效电路》课时教学设计（表格式）--教科2024版9年级

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【大单元整体教学】物理学教科版（2024）9年级上册
第5章 欧姆定律
课题 5.4 等效电路
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《等效电路》是欧姆定律的重要应用，围绕“等效电路”展开：先通过实验与理论推导，探究串、并联电路的等效电阻规律；再结合“灯泡串联分压”的实例，说明等效电路在简化复杂电路、解决实际问题中的价值；最后延伸到电阻箱的等效原理，是对欧姆定律、串并联电路特点的综合运用，为后续复杂电路分析奠定“等效替代”的思维基础。
2.学情分析 九年级学生已掌握欧姆定律，熟悉串并联电路的电流、电压规律，具备初步的实验探究和逻辑推理能力。但“等效替代”的物理思想较抽象，并联等效电阻的公式推导（涉及倒数运算与欧姆定律的综合）、复杂电路的等效简化，对学生的数学运算能力和物理模型建构能力要求较高，易成为学习障碍。
3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： 3.4电磁能 3.4.2知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律。 3.4.3会使用电流表和电压表。 3.4.4探究并了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点。 课标分析： 依据义务教育物理课程标准，本节要求学生掌握串、并联电路等效电阻的规律，能运用欧姆定律推导并理解等效电阻公式，学会用“等效电路”简化复杂电路的分析；同时，通过实验探究与理论推导的过程，培养科学推理能力，建构“等效替代”的物理模型，掌握以简驭繁的电路研究方法；此外，还要增强运用物理知识解决实际问题的意识（如维修电路、分析电阻箱工作原理等），体会物理与技术、生活的联系，提升科学素养。 学习目标： 1.物理观念：掌握串、并联电路等效电阻的规律，理解“等效电路”的概念与简化电路的意义。 2.科学思维：通过推导等效电阻公式，提升科学推理能力；通过简化复杂电路，发展模型建构能力。 3.科学探究：经历串联等效电阻的实验探究，学习“实验+理论推导”的探究方法，体会科学探究的严谨性。 4.科学态度与责任：通过解决“灯泡分压”等实际问题，增强用物理知识服务生活的意识，感受物理的实用性。 重点： 1.串、并联电路等效电阻的规律及推导过程。 2.等效电路的概念理解与实际应用。 难点： 1.并联电路等效电阻公式的推导。 2.“等效替代”思想的深度理解，及复杂电路的等效简化分析。
4.教学评价 评价维度具体内容学科知识评价概念理解：考查“等效电阻”“等效电路”概念； 知识应用：串、并联等效电阻规律的推导与应用；小组合作评价小组讨论：观察在探究等效电阻规律、分析复杂电路时的讨论参与度 合作任务：评估实验、公式推导等任务的分工协作与成果质量实验评价实验操作：评价仪器使用、实验流程及实验态度 实验观察与分析：考查实验数据记录和串联等效电阻规律的推导能力 问题解决评价电路简化：评估复杂电路的等效简化能力； 实际应用：考查 “电阻替代维修”“电阻箱原理” 等实际问题解决水平
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：激趣导入
创设情境：维修台灯时，100Ω电阻损坏，手边只有50Ω电阻，怎么替代？ 组织 学生分组讨论，追问：怎么验证这个想法对不对？引出“等效电阻”探究主题。 学生结合串、并联知识猜想方案，如两个50Ω串联。 学生产生“测阻值验证”的需求。 以生活情境驱动学习，激活旧知，激发探究欲，落实“科学态度”素养。
任务二：串联电路的等效电阻
1.等效电阻定义 结合导入的猜想，给出定义：几个电阻连接后，对电流的阻碍作用和一个电阻一样，这个替代电阻就是它们的等效电阻。 同时展示对比示意图，强调等效的核心是作用效果相同。 2.串联等效电阻实验探究 展示实验器材清单、实验目的、强调操作规范。 指导巡视学生分组实验。 收集3组典型数据，展示，引导学生分析：计算出的 R 和R1+R2有什么关系？误差可能来自哪里？ 3.串联等效电阻理论推导 实验发现 R=R1+R2，那从理论上能不能证明这个规律？ 分步引导互动 ① 第一步：串联电路中，电流和电压分别满足什么规律？ ② 第二步：根据欧姆定律，总电压 U、R1两端电压U1、R2两端电压U2怎么用电流和电阻表示？ ③ 第三步：把 U、U1、U2代入电压规律，会得到什么式子？ ④ 第四步：因为串联电路电流处处相等（I=I1=I2），两边可以约去 I，最终得到什么？ 4.串联规律本质解读 展示导体模型图，提问：串联电阻为什么会越串越大？ 总结规律：串联电路总电阻一定大于任何一个分电阻，即R>R1、R>R2。 追问：如果3个相同的5Ω电阻串联，总电阻是多少n个相同的R0串联呢？ 学生理解定义：观察对比示意图，记忆“等效电阻=作用效果相同的替代电阻”，批注“判断标准：电流、电压相同”。 学生分组进行实验操作：按分工完成接线、读数、记录，计算等效电阻R=U/I，发现“R=R1+R2”，小组内讨论误差原因（如“电流表指针有轻微偏移”）。 学生思考推导逻辑，结合串联电路特点和欧姆定律来推导。 学生分组讨论，跟随步骤思考问题，分步自主推导，选择学生代表上台板演推导过程。 学生答：U=IR、U1=I1R1、U2=I2R2 学生上台板演：IR=I1R1+I2R2 学生齐答：R=R1+R2 学生观看导体模型图，用“导体长度”解释“越串越大”的本质，并得出结论。 学生思考、讨论推导 n 个相同电阻串联的总电阻。 定义讲解用“示意图+提问”具象化抽象概念，避免死记硬背。 实验环节强调“分工+规范+误差分析”，结合数据分析，得出 R=R1+R2的结论。让学生经历完整的科学探究过程，落实“科学探究”素养。 理论推导通过“分步引导+学生板演”，引导学生一步步自主推导，最终得出 R=R1+R2的结论。突出学生主体地位，提升“科学思维”中的科学推理能力。 通过导体模型图的展示，让学生直观感受串联电阻越串越大的原理，并得出串联电路的等效电阻的更多规律。
任务三： 并联电路的等效电阻
1.并联等效电阻猜想与实验验证： 串联电阻越串越大，那并联电阻会有什么特点？ 回忆：导体电阻的影响因素——横截面积越大，电阻越小。两个电阻并联，相当于增加了导体的什么？ 引导猜想：并联电阻相当于增加横截面积，所以并联总电阻可能比任何一个分电阻都小。 2. 并联等效电阻理论推导： 搭建推导框架：实验验证了猜想，那从理论上怎么推导并联等效电阻公式？ 和串联推导思路类似，结合并联电路特点和欧姆定律： ① 并联电路特点： U=U1=U2、I=I1+I2; ② 代入欧姆定律：I=U/R、I1=U1/R1、I2=U2/R2； ③ 约去U后注意“倒数关系”； 组织学生展示推导成果：U/R=U1/R1+U2/R2→1/R=1/R1+1/R2 思考：n个相同的R0并联，总电阻是多少？ 3.串联分压规律与应用： 家里的电压表为什么能测不同量程的电压？其实里面就串联了一个大电阻，利用了“串联分压”的规律。 规律推导：结合串联电路I=I1=I2和欧姆定律，推导U1/U2=R1/R2 总结：串联电路中，电阻越大，分得的电压越大，电压比等于电阻比。 典型例题：一只小灯泡正常工作电压 2.5V、电阻 8.3Ω，现有 6V 电源，如何让灯泡正常工作？需要串联多大的电阻？ 对例题进行分析和解答。 实际应用拓展：我们自制可调压电源时，就是通过滑动变阻器和用电器串联，移动滑片改变变阻器阻值，从而改变用电器两端电压。 演示：滑动变阻器滑片右移，灯泡两端电压变小（变暗），提问：为什么滑片右移，灯泡电压变小？ 学生思考。 学生回忆导体电阻的影响因素，并回答：两个电阻并联，相当于增加了导体的横截面积。 学生结合导体横截面积旧知提出并联电阻的猜想：并联总电阻〈分电阻。 学生理解推导并联等效电阻公式的逻辑思路和方法。 学生按步骤分组合作推导并联公式，并上台展示推导过程。 学生展示推导成果及结论：1/R=1/R1+1/R2 学生思考、讨论n个相同的R0的等效电阻。 学生思考、讨论，理解串联分压的规律。 学生推导U1/U2=R1/R2，理解“电阻越大，分压越大。 学生根据试题分析完成计算，得出串联电阻≈11.7Ω，若有计算误差，同桌互助纠正。 学生理解“串联分压”规律在生活中的应用。 学生观察实验现象，尝试解释滑片右移灯泡变暗的原因：变阻器阻值变大，分压变大，灯泡分压变小。 并联探究延续“猜想 —实验—推导”的逻辑，保持教学一致性，让学生掌握科学探究的通用方法。 通过联系串联电路的等效电路的推导过程，引导学生推导并联公式，通过引导小组分步突破，培养合作能力和数学应用能力，落实“科学思维”。 串联分压从“电压表原理”切入，结合例题和实验，让学生理解规律的本质与应用，再拓展到 “可调压电源”，感受物理与技术、生活的联系，落实“物理观念”和“科学态度与责任”素养。
任务四： 等效电路
等效电路：展示R2与R3并联后串R1的复杂电路：等效电路是简化后电流、电压不变的简单电路。 演示简化步骤：先算并联R2、3，再算串联R总）； 电阻箱：展示实物和内部结构图，说明 “通过串联不同阻值电阻调等效阻值”，指导读数（如8102Ω=8×1000Ω+1×100Ω+0×10Ω+2×1Ω），对比滑动变阻器（能否读数、阻值调节特点）。 学生理解等效电路的概念，并练习简化电路，如R1=2Ω、R2=3Ω、 R3=6Ω，算得R总=4Ω。 学生练习电阻箱读数（如 2351Ω），对比电阻箱与滑动变阻器。 培养电路简化的模型建构能力，理解等效原理的技术应用（电阻箱），完善电路元件认知，落实“科学思维”和“科学态度与责任”。
6.板书设计
7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：实验探究（串联等效电阻的实验装置与步骤）、直观图示（串并联电阻等效的过程图、电阻箱内部结构示意图）、实际例题（灯泡串联分压的应用），为学生提供了“实验→理论→应用”的完整学习链条。 （2）技术手段应用：多媒体展示串、并联电阻等效的动态图示，帮助学生建立“等效替代”的直观认知。虚拟实验软件（如虚拟电路实验室）：模拟串联等效电阻的实验过程，便于学生反复操作、采集数据，突破实物实验的限制。
8.教学反思与改进 本节教学中，串联等效电阻的实验探究能有效调动学生参与度，学生对“实验+理论推导”的探究方法接受度较高；但并联等效电阻的推导因涉及倒数运算，部分学生理解困难，后续需加强分步引导（如先复习倒数概念，再结合欧姆定律逐步推导）。“等效替代”思想的渗透是难点，通过生活实例和逐步简化电路的图示，多数学生能初步建立认知，但在复杂电路应用中仍需增加练习。